DE424795C - Einrichtung zum Speisen von Dampfkesseln - Google Patents

Einrichtung zum Speisen von Dampfkesseln

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DE424795C DEM80953D DEM0080953D DE424795C DE 424795 C DE424795 C DE 424795C DE M80953 D DEM80953 D DE M80953D DE M0080953 D DEM0080953 D DE M0080953D DE 424795 C DE424795 C DE 424795C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22DPREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
    • F22D3/00Accumulators for preheated water

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

(M So953
Bei Dampfkesseln, welche mit schwankendem Dampfverbrauch arbeiten, ist es bekannt, den über einen mittleren Dampfverbrauch hinausgehenden Bedarf dadurch zu decken, daß man die Dampferzeugung durch Zuführung heißen, einem Speicher entnommenen Speisewassers von etwa Satt dampf temperatur steigert, wobei das Heißwasser in nach Maßgabe des steigenden Dampfverbrauches wachsenden Mengen zugeführt und die Kaltspeisung entsprechend beschränkt wird. Es wird also z. B. bei zeitweise kontinuierlich steigendem Dampfverbrauch zunächst Wasser von einer im bestimmten Maße steigenden Mischtemperatur und schließlich nur noch Heißwasser gespeist.
Wenn also das Speisewasser die Naßdampftemperatur nahezu erreicht hat, ist es nicht mehr möglich, die Dampferzeugung unter Konstanthaltung des Druckes zu steigern, und falls in diesem Falle der Dampfverbrauch noch steigt, müssen die aus der Mehrverdampfung sich ergebenden Drucksenkungen im Kessel in Kauf genommen werden. Diese Drucksenkungen sucht man natürlich nach Beendigung der sie veranlassenden Periode sobald wie möglich wieder auszugleichen. Wenn man zu diesem Zweck unmittelbar nach der die erzielbare Dampfhöchsterzeugung überschreitenden Verbrauchsperiode wieder Mischwasser, diesmal von allmählich fallender Temperatur, zuführen wollte, so würde man den vor dieser Periode gehabten normalen Kesseldruck erst nach j \*erhältnismäßig langer Zeit wieder erreichen können, und zwar etwa erst nach der Zeit, wo der Dampfverbrauch auf den mittleren Verbrauch gesunken ist.
Man sucht daher diese Zeit des Wiederansteigens des Kesseldrucks abzukürzen, und zwar dadurch, daß man über die Zeit des abfallenden Druckes hinaus Wasser von nahezu Sattdampf temperatur . speist, bis diejenige Wassermenge, die infolge der Drucksenkung verdampft ist, nachgefüllt ist. Alsdann stellt sich bedeutend schneller als vorher wieder derjenige Zustand ein, der zu Beginn der Drucksenkung im Kessel vorhanden war. Die Kesselerholungszeit wird also entsprechend verkürzt, und falls alsdann der Dampfverbrauch weiter sinkt, kann man wieder mit der Speisung dosierten Kalt- und Heißwassers in umgekehrter Weise wie vorher vorgehen.
Es ist nun natürlich sehr schwierig, die für die Konstanthaltung des Druckes bis zur höchstmöglichen Grenze erforderliche Dosierung des Mischwassers von Hand vorzunehmen.
Man verwendet daher selbsttätig wirkende Ventile, welche in die Kalt- und Heißwasserzuleitungsrohre eingebaut sind und vom Dampfdruck so gesteuert werden, daß eines derselben beim Sinken des Druckes öffnet, während das andere gleichzeitig schließt, und umgekehrt.
Die Erfindung geht nun von der Erwägung aus, daß, nachdem die Ventile nur auf Druckänderungen ansprechen, der Kessel-
druck aber bis zu der vorerwähnten, durch die Naß dampf temperatur des Speisewassers bestimmten Grenze nahezu konstant gehalten werden soll, die \*entile gegen Druckänderun- gen so empfindlich sein müssen, daß der zu ihrer vollständigen Öffnung und Schließung erforderliche Druckunterschied sehr gering ist und praktisch nicht ins Gewicht fällt. Ferner sucht sie dem Umstand Rechnung zu tragen, ίο daß die \^entile so ausgebildet sein müssei, daß sie während der Periode der über die vorgenannte Grenze hinausgehenden Spitzenleistungen und weiterhin über diese Periode hinaus bis zu der Zeit, wo nach Beendigung einer Spitzenleistung der Normaldruck durch fortgesetztes Nachspeisen von Heißwasser allein schnell wieder erreicht werden soll, in Ruhe bleiben.
Dieser doppelte Zweck wird nun erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Ventile von einem durch den Kesseldampf bewegten Kolben bewegt werden, der sich in einem Zylinder unter dem Einfluß von Druckunterschieden bewegt, die dadurch entstehen, daß ein von einer dem Kesseldruck ausgesetzten Membran bewegtes Steuerorgan die Dampfein- und -auslaßkanäle vor und hinter dem Kolben mehr oder weniger drosselt.
Ferner sucht die Erfindung die unter den gleichen Druckschwankungen erfolgenden entgegengesetzten Wirkungen der Kalt- und Heißspeiseventile auf möglichst wohlfeile Weise zu erzielen, d. h. mit Ventilen, deren bauliche Unterschiede trotz entgegengesetzter Wirkung so gering sind, daß sie in einfacher Weise im Serienbau hergestellt werden können.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Steuerkanten der unter dem Einfluß des Dampfdruckes mittels Membranen beeinflußten Steuerorgane bei den entgegengesetzt wirkenden Ventilen auf entgegengesetzten Seiten von mit diesen Steuerkanten zusammenwirkenden ortsfesten Steuerkanten der Gehäuse liegen, so daß die bei wechselndem Druck erfolgende gleichsinnige Bewegung der Steuerorgane bei einem der Ventile die Steuerkanten einander nähert, bei anderen aber gleichzeitig voneinander entfernt. Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und die bei der Anwendung desselben sich im Kessel ergebenden Vorgänge sind im Diagramm veranschaulicht.
Abb. ι zeigt eine Kesselanlage mit erfindungsgemäß ausgebildeter Speisevorrichtung, Abb. 2 und 3 sind Schnitte durch die Speisewasserventile bzw. ihre Steuervorrichtungen, und Abb. 4 zeigt den Verlauf der Druckvorgänge.
Gemäß Abb. 1 erfolgt die Speisung des Kessels α durch zwei Leitungen b und c, von denen die Leitung b kälteres, die Leitung c heißeres, z. B. von einem Speicher kommendes Wasser führt. Tn die Leitung b ist ein Speiseventil Jv eingebaut, während die Leitung c ein Ventil H aufweist. Beide Ventile sind mit e-iner unter dem Einfluß des Kesseldampfes stehenden Steuervorrichtung S versehen. Die Dampfzufuhr erfolgt durch die Leitung d mit Abzweigleitungen d1. Äußerlich unterscheiden sich die aus Abb. 2 und 3 in größerem Maß stäbe ersichtlichen Ventile K und H lediglich durch Einzelheiten der Steuervorrichtung. Gleiche Teile derselben sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Gemäß der Darstellung erfolgt die Bewegung jedes der Ventile durch einen auf der Ventilspindel V sitzenden Kolben k. Der Kolben bewegt sich mit geringem Spielraum in einem Zylinder g, an den sich ein Schieber- oder Ventilgehäuse h anschließt. Als Steuerorgan ist ein Kolbenschieber $ angenommen, doch kann als solches auch ein entsprechend ausgebildetes, mehrsitziges Ventil dienen.
Der vom Kessel kommende Dampf tritt gemäß Zeichnung links unten in das Gehäuse Ii ein und strömt zwischen zwei steuernden Kanten r und I1 des Gehäuses bzw. des Kolbenschiebers hindurch in einen unterhalb des go Kolbens k mündenden Kanal k1 und unter den Kolben k. Durch den kleinen Spielraum zwischen Kolben k und Wandung des "Zylinders g bzw. durch einen dem Querschnitt nach gleichwertigen Umführungskanal tritt der Dampf auf die obere Kolbenseite und strömt von da durch Kanal P und die steuernden Kanten t und P ins Freie. Auf diese Weise wird erzielt, daß der Druck unter dem Kolben k größer ist als oberhalb, so daß eine auf den Kolben nach oben wirkende Kraft ausgeübt wird, der ein Federspannwerk f das Gleichgewicht hält.
Fällt der Druck im Kessel, dann federt die Membrane nach unten durch und verschiebt das Steuerorgan s im gleichen Sinne. Die steuernden Kanten I1 und r bzw. P und' t (Abb. 2) nähern sich einander, so daß sowohl der Zufluß von Dampf nach der Kolbenunterseite wie auch der Abfluß von Dampf von der Kolbenoberseite gedrosselt wird. Die Folge ist ein mehr oder weniger starker Druckausgleich zwischen beiden Kolbenseiten, so daß das Federspannwerk den Kolben nach unten bewegt und infolgedessen das Kaltwasserventil K tnehr schließt. Ähnlich ist der Vorgang, wenn der Dampfdruck steigt.
Die Anordnung nach Abb. 3 unterscheidet sich von jener nach Abb. 2 nur dadurch, daß die steuernden Kanten bei sinkendem Druck sich voneinander entfernen, bei steigendem sich einander nähern. Die weitere Verfolgung
des Regelvorganges dürfte keine Schwierigkeiten machen.
Die Wirkung der \'orrichtung bei Druckänderung ist an Hand der Abb. 4 ohne weiteres verständlich. In dieser Abbildung bedeutet/);;/ den mittleren Dampfverbrauch, Ds die durch das Speicherverfahren erzielte Dampfhöchsterzeugung. Wenn die eingezeichnete Dampfverbrauchsspitze die aus der Abbildung : to ersichtliche Form annimmt, so beginnt der : Dampfdruck im Kessel zu fallen, sobald zu Beginn der Zeit -s1 die Spitzenlinie über Dm hinausgeht. Sofort mit Beginn der Druckabnahme aber sprechen die Membranen 0 in den Steuervorrichtungen der Ventile H und K an und das Ventil K beginnt zu schließen, während Ventil H in gleichem Maße öffnet. Die dadurch bewirkte Wärmezufuhr im Kessel ; sucht den Druck auszugleichen, gelangt aber ; nicht dazu, weil der weiter steigende Dampf- ; verbrauch ein weiteres Sinken des Druckes veranlaßt, dem die Membranen mehr und j mehr sofort folgen, bis nach Beendigung der Zeit z1 das Ventil K vollständig geschlossen, das Ventil H aber vollständig offen, ist. Da ■ während dieser ganzen Zeit die Drucksenkun- ! gen durch die steigende Wärmezufuhr teil- j weise immer wieder ausgeglichen worden I sind, so ist der resultierende Druckabfall während dieser Zeit, wie aus dem Verlauf der ! stark eingezeichneten Drucklinie (Abb. 4) er- , sichtlich ist, sehr gering und praktisch nicht ' ins Gewicht fallend. Derselbe hat aber an- : dererseits ausgereicht, die Ventile K und H vollständig zu schließen bzw. zu öffnen, so [ daß jetzt beim Steigen der Dampfver- ! brauchsspitze über Ds hinaus nur noch heißes .Speisewasser zufließt. Jetzt aber kann trotzdem das Sinken des Druckes nicht mehr verhindert werden. Andererseits aber reagieren 1 die Ventile auf weitere Drucksenkungen nicht mehr.
Die Folge davon ist, daß nicht nur während der Zeit ^2, in der die Verbrauchsspitze über j Ds liegt, Wasser von Sattdampftemperatur ausschließlich durch das Ventil H zugeführt wird, sondern auch noch über die Zeit s2 hinaus, denn die Ventile H und K können nicht eher wieder ansprechen, als der Dampfdruck die gleiche Höhe wieder erreicht hat wie am Ende der Zeit s1. Dieser Zustand aber wird j jetzt verhältnismäßig schnell wieder erreicht. Zu Beginn der Zeit s2 war die Druckhöhe gegeben durch die im Kessel vorhandene Wassermenge, die Temperatur und den Verbrauch. Die Wassermenge aber hat während der Drucksenkungen abgenommen und der Verbrauch geht ständig zurück. Der Zustand, der zu Beginn von s'- herrschte, ist also wieder erreicht, wenn unter Berücksichtigung des geringer werdenden Verbrauchs diejenige Menge gleich heißen Wasser s nachgefüllt ist, die während der Zeit s'~ infolge der Drucksenkung verdampfte. Erreicht wird dieser Zustand nach Abb. 4 in der Zeit ss, nach deren Ablauf 6g die Ventile /v und H wieder spielen und eine Rückdosierung des Speisewassers vornehmen, bis nach Verlauf der Zeit s* die normale Drucklinie wieder horizontal verläuft.
Die Zeit, welche der Kessel zur Erholung brauchen würde, wenn man, wie früher, gleich nach Beendigung der Zeit s2 wieder mit Wasser von Mischtemperatur speisen wollte, müßte natürlich bedeutend langer sein, als bei erfindungsgemäß erfolgender Nachspeisung von Heißwasser allein, weil bei Zufuhr von Mischwasser der Wärmeausfall ebenfalls nachgeholt werden müßte. In diesem Falle würde die Drucklinie den in Abb. 4 gestrichelt angegebenen Verlauf nehmen und für die Erholung des Kessels die Zeit £5 erforderlich sein, also etwa die doppelte Zeit wie bei der Heißspeisung allein.

Claims (2)

  1. Patent-Ansprüche:
    r. Einrichtung zum Speisen von Dampfkesseln, bei welchen schwankender Dampfverbrauch dadurch selbsttätig ausgeglichen wird, daß durch vom Kesseldruck gesteuerte Ventile die Kaltspeisung beschränkt und in entsprechendem Maße heißes Speicherwasser zugeführt wird, und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalt- und Heißspeiseventile (K, H) von durch den Kessei dampf gesteuerten Kolben (k) bewegt werden, die sich in Zylindern (g) unter dem Einfluß von Druckunterschieden bewegen, die dadurch entstehen, daß von dem Kesseldampfdruck ausgesetzten Membranen (0) bewegte Steuerorgane (S) die Dampfein- und -auslaßkanäle (k1, k2) die und hinter den Kolben (k) mehr oder weniger drosseln.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanten (V-, P) der unter dem Einfluß des Dampfdruckes mittels der Membranen (0) bewegten Steuerorgane (S) bei den entgegengesetzt wirkenden Ventilen auf entgegengesetzten Seiten von mit diesen Steuerkanten zusammenwirkenden ortsfesten Steuerkanten (r, t) der Gehäuse (Ji) liegen.
    Hierzu 1 Blatt Zeicnnungen.
DEM80953D 1923-03-09 1923-03-09 Einrichtung zum Speisen von Dampfkesseln Expired DE424795C (de)

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